[發明專利]一種手持式脊柱手術高精度定位機械臂

在審

• 申請號: 202110723136.5
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113440257A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 楊嘉輝;張赫;趙杰;陳志剛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/00;A61B34/32;A61B34/35
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會

一種手持式脊柱手術高精度定位機械臂，它涉及一種定位機械臂。本發明為了解決現有的脊柱手術機器人存在定位精度低，占據空間大、人與機器人交互性差的問題。本發明包括工作床(1)、水平移動臂(2)、豎直移動臂(3)、大臂(4)、小臂(5)和末端執行機構(6)，工作床(1)水平布置，水平移動臂(2)垂直安裝在工作床(1)的側邊，且水平移動臂(2)可滑動安裝在工作床(1)上，豎直移動臂(3)豎直滑動安裝在水平移動臂(2)上，大臂(4)的一端安裝在豎直移動臂(3)上，大臂(4)的另一端與小臂(5)連接，末端執行機構(6)與小臂(5)連接。本發明用于手持式脊柱手術高精度定位。

技術領域

本發明涉及一種定位機械臂，具體涉及一種手持式脊柱手術高精度定位機械臂，屬于手術機器人技術領域。

背景技術

隨著微創手術技術的發展，骨科手術對手術過程的安全性與精確性要求也越來越高。其中，手術過程中醫療器械的精確定位是手術過程中的關鍵。脊柱手術機械臂主要用于脊柱手術過程中手術器械的定位，從結構上可以分為串聯結構與并聯結構兩種，目前串聯結構一般體積較大，會對醫療人員的操作產生干涉，且由于串聯關節誤差的疊加，會導致累計誤差而降低精度；而并聯機構結構與控制系統設計復雜，且工作空間有限。因此，結合現有研究，需要開發一種結構緊湊、體積小、精度高且易于控制的脊柱手術機械臂。

現有脊柱手術機器人的交互模式主要有監控模式與遙控模式兩種，監控模式指機器人按照預先規劃好的路徑運動，操作人員只在機器人出現重大故障時進行急停操作；遙控模式也被稱為主從操作，指操作人員可以在手術室以外的地方通過遙控手柄，遠程控制機器人完成操作。無論是監控模式還是遙控模式脊柱，手術機器人在脊柱手術過程中均存在定位精度低，占據空間大、人與機器人交互性差的問題

綜上所述，現有的脊柱手術機器人存在定位精度低，占據空間大、人與機器人交互性差的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的脊柱手術機器人存在定位精度低，占據空間大、人與機器人交互性差的問題。進而提供一種手持式脊柱手術高精度定位機械臂。

本發明的技術方案是：一種手持式脊柱手術高精度定位機械臂，它包括工作床、水平移動臂、豎直移動臂、大臂、小臂和末端執行機構，工作床水平布置，水平移動臂垂直安裝在工作床的側邊，且水平移動臂可滑動安裝在工作床上，豎直移動臂豎直滑動安裝在水平移動臂上，大臂的一端安裝在豎直移動臂上，大臂的另一端與小臂連接，末端執行機構與小臂連接。

本發明與現有技術相比具有以下效果：

1、本發明采用手持式方式進行操作，在繼承了機器人操作的穩定性的同時，也發揮了操作人員隨機應變的優勢。

2、本發明采用兩移動關節與兩轉動關節串聯的四自由度結構，結構緊湊的同時保證工作空間并能提高精度。

3、本發明的機械臂具有手持隨動功能，通過對重力、慣量、磨擦和粘滯阻力等動力學參數進行辯識和補償，實現對機械臂更輕快的拖動，并且，機械臂的剛度可以濾除人手部的震顫，從而提高機械臂手持隨動操作模式下高精度和靈巧的操作。

附圖說明

圖1是本發明的軸測示意一圖；圖2是本發明的軸側示意圖二。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的包括工作床1、水平移動臂2、豎直移動臂3、大臂4、小臂5和末端執行機構6，工作床1水平布置，水平移動臂2垂直安裝在工作床1的側邊，且水平移動臂2可滑動安裝在工作床1上，豎直移動臂3豎直滑動安裝在水平移動臂2上，大臂4的一端安裝在豎直移動臂3上，大臂4的另一端與小臂5連接，末端執行機構6與小臂5連接。